低介電高導(dǎo)熱絕緣氮化硼散熱膜

智能手機(jī)發(fā)熱的問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重，手機(jī)發(fā)燙、卡頓和死機(jī)時(shí)有發(fā)生，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)?dǎo)致主板燒壞乃至爆炸。隨著消費(fèi)電子產(chǎn)品的芯片和元器件體積不斷縮小，功率密度快速增加，智能手機(jī)的散熱需求不斷面臨新的挑戰(zhàn)。

手機(jī)熱量的主要來(lái)源

①芯片功耗：性能更高，四核、八核成為主流，集成NPU以滿足日益增長(zhǎng)的AI計(jì)算需求；

②屏幕顯示：柔性顯示、全屏普及，2K/4K屏占領(lǐng)高端市場(chǎng)，高背光加大散熱壓力；

③射頻器件：射頻前端支持的頻段數(shù)量大幅增加，數(shù)據(jù)傳輸速度快，發(fā)熱量高；

④電池充電：內(nèi)置更多無(wú)線功能，例如NFC、GPS、藍(lán)牙和無(wú)線充電，充電過(guò)程中熱量集中；

⑤機(jī)身設(shè)計(jì)：材質(zhì)逐漸向陶瓷和聚合物轉(zhuǎn)變，加上機(jī)身越來(lái)越薄、封裝密度越來(lái)越高，散熱效能差。

手機(jī)射頻天線的散熱問(wèn)題是當(dāng)前智能手機(jī)設(shè)計(jì)中面臨的重要挑戰(zhàn)之一。隨著5G技術(shù)的普及，手機(jī)射頻天線的工作頻率和功率密度大幅提升，導(dǎo)致發(fā)熱量急劇增加。

射頻天線

射頻天線是一種用于發(fā)送和接收無(wú)線電波的設(shè)備，廣泛應(yīng)用于通信、廣播、導(dǎo)航、測(cè)量等領(lǐng)域。它通過(guò)電信號(hào)的轉(zhuǎn)換，將電能轉(zhuǎn)化為電磁波進(jìn)行發(fā)射，同時(shí)也能將接收到的電磁波轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，實(shí)現(xiàn)信息的傳輸。射頻天線有多種類型，以下是一些常見(jiàn)的分類和具體實(shí)例：

一、定向天線

定向天線主要用于將信號(hào)向特定方向發(fā)射或接收，具有增益高、波束窄等特點(diǎn)。常見(jiàn)的定向天線有：

圓屋頂內(nèi)置射頻天線：通常用于室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)，提供穩(wěn)定的信號(hào)覆蓋。

八木天線：由多個(gè)振子組成，具有方向性強(qiáng)、增益高的特點(diǎn)，常用于電視信號(hào)接收和無(wú)線電通信。

GPS天線：包括無(wú)源GPS和有源GPS天線，用于接收GPS衛(wèi)星信號(hào)，實(shí)現(xiàn)定位功能。

固定天線和面板天線：通常用于基站、雷達(dá)系統(tǒng)等，提供穩(wěn)定的信號(hào)發(fā)射和接收。

二、全向天線

全向天線則用于向各個(gè)方向均勻發(fā)射或接收信號(hào)，具有覆蓋范圍廣、增益適中等特點(diǎn)。常見(jiàn)的全向天線有：

中增益固定天線：通常用于基站、中繼站等，提供穩(wěn)定的信號(hào)覆蓋。

移動(dòng)天線：常用于車(chē)載、船載等移動(dòng)通信設(shè)備，提供靈活的信號(hào)接收和發(fā)射。

低增益便攜式天線：適用于手持設(shè)備、對(duì)講機(jī)等，便于攜帶和使用。

對(duì)講機(jī)天線：專為對(duì)講機(jī)設(shè)計(jì)的天線，具有體積小、重量輕、增益適中的特點(diǎn)。

三、其他類型天線

除了定向天線和全向天線外，還有一些特殊類型的天線，如：

橡膠鴨天線：一種小型化、輕便化的天線，常用于無(wú)線局域網(wǎng)（WLAN）設(shè)備、藍(lán)牙設(shè)備等。

車(chē)載天線：專為車(chē)輛設(shè)計(jì)的天線，通常用于接收FM/AM廣播、GPS信號(hào)等。

拋物面天線：具有高增益、方向性強(qiáng)的特點(diǎn)，常用于衛(wèi)星通信、雷達(dá)探測(cè)等領(lǐng)域。

螺旋天線：一種常見(jiàn)的全向天線，具有體積小、重量輕、增益適中的特點(diǎn)，常用于移動(dòng)通信設(shè)備。

此外，還有一些特殊應(yīng)用的天線，如用于物聯(lián)網(wǎng)（IoT）設(shè)備的天線、用于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）的天線等。這些天線通常根據(jù)具體應(yīng)用需求進(jìn)行設(shè)計(jì)和優(yōu)化，以滿足特定的通信要求。射頻天線的種類繁多，每種天線都有其獨(dú)特的特點(diǎn)和應(yīng)用場(chǎng)景。在選擇射頻天線時(shí)，需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求、工作環(huán)境、信號(hào)覆蓋范圍等因素進(jìn)行綜合考慮。

智能手機(jī)射頻天線散熱問(wèn)題

手機(jī)射頻天線的散熱問(wèn)題是當(dāng)前智能手機(jī)設(shè)計(jì)中面臨的重要挑戰(zhàn)之一。隨著5G技術(shù)的普及，手機(jī)射頻天線的工作頻率和功率密度大幅提升，導(dǎo)致發(fā)熱量急劇增加。以下是對(duì)手機(jī)射頻天線散熱問(wèn)題的詳細(xì)分析：

一、發(fā)熱原因

高頻傳輸：5G網(wǎng)絡(luò)具有更高的網(wǎng)速及頻率，手機(jī)會(huì)在同等時(shí)間內(nèi)進(jìn)行更多次數(shù)的數(shù)據(jù)傳輸、交互，射頻前端組件在高功率下工作，從而產(chǎn)生大量熱量。

天線數(shù)量增加：5G手機(jī)需要支持更多的頻段和采用MIMO天線技術(shù)，因此手機(jī)內(nèi)部需要內(nèi)置更多的天線和相關(guān)組件，這些組件在工作時(shí)也會(huì)產(chǎn)生熱量。

材料限制：高頻天線需要使用特定的材料，如液晶聚合物（LCP）等，這些材料在散熱性能上可能不如傳統(tǒng)材料。

二、散熱挑戰(zhàn)

空間限制：智能手機(jī)內(nèi)部空間有限，尤其是隨著全面屏和輕薄化設(shè)計(jì)的普及，天線和散熱組件的布置變得更加困難。

元件密度增加：隨著手機(jī)功能的不斷增加，內(nèi)部元件的密度也在不斷提高，這使得散熱變得更加復(fù)雜。

熱傳導(dǎo)效率：手機(jī)內(nèi)部材料對(duì)熱量的傳導(dǎo)效率有限，尤其是當(dāng)使用高性能材料時(shí)，熱傳導(dǎo)效率可能會(huì)下降。

三、散熱解決方案

使用高效散熱材料：

如氮化硼散熱膜等新型散熱材料，具有高導(dǎo)熱、高柔性、高絕緣等多種優(yōu)異特性，能有效解決手機(jī)射頻天線的散熱問(wèn)題。

優(yōu)化天線設(shè)計(jì)：

通過(guò)改進(jìn)天線結(jié)構(gòu)，如采用LCP基材提升天線的小型化能力，減少天線對(duì)散熱的影響。

合理布置天線位置，避免天線與其他發(fā)熱元件相互干擾。

采用熱管理策略：

通過(guò)智能熱管理策略，如動(dòng)態(tài)調(diào)整發(fā)射功率、優(yōu)化信號(hào)傳輸路徑等，降低天線系統(tǒng)的溫度。

利用手機(jī)內(nèi)部的溫度傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)溫度，并根據(jù)溫度情況調(diào)整手機(jī)的工作狀態(tài)。

外部散熱措施：

使用散熱片、金屬背板等外部散熱組件，幫助手機(jī)射頻天線散熱。

采用熱管、VC均熱板等高效散熱技術(shù)，將手機(jī)內(nèi)部的熱量快速導(dǎo)出到外部環(huán)境中。

軟件優(yōu)化：

通過(guò)優(yōu)化手機(jī)操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件的算法，降低處理器的功耗和發(fā)熱量，從而間接減少射頻天線的散熱壓力。

四、未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

新型散熱材料的研發(fā)：隨著科技的進(jìn)步，將會(huì)有更多高效、環(huán)保的散熱材料被研發(fā)出來(lái)，用于解決手機(jī)射頻天線的散熱問(wèn)題。

天線與散熱組件的集成化設(shè)計(jì)：未來(lái)的手機(jī)設(shè)計(jì)將更加注重天線與散熱組件的集成化，以實(shí)現(xiàn)更高效的散熱效果。

智能熱管理系統(tǒng)的普及：智能熱管理系統(tǒng)將逐漸成為智能手機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)配置，通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和調(diào)整手機(jī)的工作狀態(tài)，確保手機(jī)射頻天線和其他組件的穩(wěn)定運(yùn)行。

綜上所述，手機(jī)射頻天線的散熱問(wèn)題是一個(gè)復(fù)雜而重要的課題。通過(guò)采用高效散熱材料、優(yōu)化天線設(shè)計(jì)、采用熱管理策略、外部散熱措施以及軟件優(yōu)化等方法，可以有效解決這一問(wèn)題，確保手機(jī)射頻天線在惡劣環(huán)境下的穩(wěn)定工作。

氮化硼散熱膜

一、六方氮化硼（h-BN）

六方氮化硼(h-BN)是由氮原子和硼原子構(gòu)成的共價(jià)鍵型晶體，具有類似石墨的層狀結(jié)構(gòu)，呈現(xiàn)松散、潤(rùn)滑、易吸潮、質(zhì)輕等性狀的白色粉末，所以又稱“白色石墨”。它的理論密度2.27g/cm3，莫式硬度為2，具有優(yōu)良的電絕緣性、介電性能、高導(dǎo)熱性、耐金屬熔體腐蝕性、無(wú)明顯熔點(diǎn)、低熱膨脹系數(shù)。在0.1MPa的分壓下，氮化硼在中性或還原氣氛中，能耐熱到2000℃，在氮?dú)庵心苣蜔岬?000℃，在氧氣氣氛中穩(wěn)定性較差，使用溫度在1000℃以下。

六方氮化硼不溶于冷水，水煮沸時(shí)水解非常緩慢并產(chǎn)生少量的硼酸和氨，與弱酸和強(qiáng)堿在室溫下均不起反應(yīng)，微溶于熱酸，用熔融的氫氧化鈉、氫氧化鉀才能分解。氮化硼產(chǎn)品主要以進(jìn)口硼酸與三聚氰胺為原料，在高溫下反應(yīng)合成而成，部分規(guī)格氮化硼產(chǎn)品以其他高檔原料合成，具有雜質(zhì)少、純度高、結(jié)晶度良好、粒度可調(diào)，品種多樣化等優(yōu)點(diǎn)。針對(duì)不同下游行業(yè)，主要分為：陶瓷級(jí)(Cera-BN)、導(dǎo)熱級(jí)(Therm-BN)、化妝品級(jí)(Cosm-BN)、潤(rùn)滑級(jí)(Lubr-BN)等規(guī)格。

二、氮化硼散熱膜的基本特性

氮化硼散熱膜是一種具有優(yōu)異導(dǎo)熱性能的材料，通常是由氮化硼（BN）納米片或納米管等構(gòu)成，具有以下特性：

高熱導(dǎo)率：氮化硼散熱膜具有較高的熱導(dǎo)率，能夠有效地將熱量從高溫區(qū)域傳導(dǎo)到低溫區(qū)域。

優(yōu)異的絕緣性能：氮化硼散熱膜具有良好的絕緣性能，能夠在高電壓、高頻率等惡劣條件下保持穩(wěn)定的絕緣性能。

良好的化學(xué)穩(wěn)定性：氮化硼散熱膜對(duì)多種化學(xué)物質(zhì)具有良好的穩(wěn)定性，能夠抵抗酸、堿等化學(xué)物質(zhì)的侵蝕。

高熱穩(wěn)定性：氮化硼散熱膜能夠在高溫環(huán)境下保持穩(wěn)定的性能不易發(fā)生熱分解或熱變形。

三、氮化硼散熱膜的應(yīng)用

解決5G設(shè)備散熱難題：隨著5G技術(shù)的普及和應(yīng)用，華為Mate 70等5G設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生更高的熱量。氮化硼散熱膜的高導(dǎo)熱性和透電磁波性使其成為解決5G設(shè)備散熱難題的理想選擇。

提升設(shè)備性能：通過(guò)有效散熱，氮化硼散熱膜能夠確保華為Mate 70等設(shè)備的處理器、射頻芯片等關(guān)鍵部件在較低溫度下運(yùn)行，從而提升設(shè)備的整體性能和穩(wěn)定性。

延長(zhǎng)設(shè)備壽命：長(zhǎng)時(shí)間高溫運(yùn)行會(huì)加速設(shè)備內(nèi)部元件的老化和損壞。氮化硼散熱膜的應(yīng)用能夠顯著降低設(shè)備的運(yùn)行溫度，從而延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。